CN101607165A - 一种基于co2循环载气的脱除燃煤烟气中co2的方法及装置 - Google Patents
一种基于co2循环载气的脱除燃煤烟气中co2的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法及装置，其特征在于：在对烟气进行净化时，储存在储气罐中的部分二氧化碳气体作为第一级流化床反应器的流态化气体，然后用钾基吸收剂把燃煤烟气中的二氧化碳和作为第一级流化床反应器流态化气体的二氧化碳一并脱除出来并收集至储气罐中，循环使用；在第一级流化床反应器中采用钾基吸收剂脱除二氧化碳气体，所用的钟基吸收剂可以进行再生，循环使用。本发明的脱除方法过程简单，能够实现二氧化碳的近零排放，极大地降低了系统的运行成本，环境效益显著。
Description
技术领域
本发明属燃煤烟气的净化技术领域，特别是涉及一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法及装置。
背景技术
大气温室效应已是人类所面临的最主要的环境问题之一。二氧化碳是主要的温室气体，而火电厂是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量约占人类活动引起的二氧化碳总排放量的30％。一个600MW的火电厂每小时排放的二氧化碳量可达500吨。因此，为了减少大气中的二氧化碳含量，首要的是减少电站锅炉尾部烟气向大气排放的二氧化碳量，世界各国特别是发达国家都非常重视二氧化碳控制技术的研究和开发。我国是二氧化碳排放大国，尤其是燃煤电站二氧化碳的排放控制同样已经到了刻不容缓的地步。
鉴于燃煤烟气中二氧化碳的严重危害，找到一种能够有效控制二氧化碳气体排放的技术已迫在眉睫。
目前燃煤二氧化碳气体排放控制技术主要可以分为三大类，一类是燃烧后控制技术，包括化学方法、物理方法等，物理方法主要包括溶剂吸收法、吸附分离法、薄膜渗透法以及低温蒸馏法等，化学方法主要指化学吸收法，其原理是使二氧化碳气体与化学溶剂发生化学反应而被吸收；一类是燃烧前控制技术，主要是煤气化技术；一类是富氧燃烧技术。一般认为化学吸附法具有更高的二氧化碳脱除效率，然而技术经济性也是选择二氧化碳减排方式的重要因素，大规模减排二氧化碳方式对于技术经济性提出了更高的要求。各种二氧化碳分离回收方法存在的主要问题是：能耗高，会大幅度降低电厂的发电效率；吸收速度慢，脱除二氧化碳的操作成本高；吸收容量小；二氧化碳脱除率低等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法及装置，该脱除方法过程简单，降低了系统运行成本，可实现二氧化碳的近零排放，对环境的改善起到了相当重要的作用。
本发明的一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法，包括下列步骤：
(1)经脱除颗粒物或脱硫脱硝处理后的燃煤烟气通过第一级流化床反应器1底部的烟气进口进入第一级流化床反应器，同时，收集在储气罐中部分二氧化碳作为第一级流化床反应器的流态化气体，经第一级流化床反应器底部的流态化气体入口进入第一级流化床反应器；
(2)在第一级流化床反应器中，烟气中的二氧化碳气体和作为第一级流化床反应器载气的二氧化碳气体与钾基吸收剂进行充分的混合并发生反应，其主要反应方程式为：
K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3+heat；
(3)充分反应后经第一级流化床反应器上端出口进入第一级气旋分离器，在第一级气旋分离器中分离成净化后的烟气和钾基再生剂，净化后的烟气经第一级气旋分离器上部的净化气体出口排出，钾基再生剂经过第一级气旋分离器的下端分离物出口进入第二级流化床反应器，在第二级流化床反应器中，进行钾基吸收剂的再生反应，其主要反应方程式为；
2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O-heat；
(4)在第二级流化床反应器中生成的钾基吸收剂通过第二级流化床反应器的下端钾基吸收剂出口被送回第一级流化床反应器，再与第一级流化床反应器中的二氧化碳进行反应，脱除二氧化碳气体，以达到其循环使用；
(5)第二级流化床反应器3中生成的二氧化碳混合物经连接管进入第二级气旋分离器，经第二气旋分离器分离成二氧化碳和其它的物质，二氧化碳经第二气旋分离器上端的连接管送入二氧化碳储气罐储存，其它分离物经第二级气旋分离器的下端分离物出口进入第二级流化床反应器。
所述步骤(2)中的钾基吸收剂的喷入量可根据入口燃煤烟气检测的情况和流态化气体的使用量进行确定和控制；
本发明的一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2方法的装置，其特征是：包括第一级流化床反应器(1)、第一级气旋分离器(2)、第二级流化床反应器(3)、第二级气旋分离器(4)、二氧化碳储气罐(5)，第一级流化床反应器(1)的流态化气体入口接二氧化碳储气罐(5)，排气口连通第一级气旋分离器(2)；第一级气旋分离器(2)上端为净化气体出口，下端分离物出口连通第二级流化床反应器(3)；第二级流化床反应器(3)的钾基吸收剂出口连通第一级流化床反应器(1)，上端排气口连通第二级气旋分离器(4)；第二级气旋分离器(4)上端排气口连接二氧化碳储气罐(5)，下端分离物出口连接第二级流化床反应器(3)。
本发明中把燃煤烟气中的二氧化碳气体和作为第一级流化床反应器流态化气体的二氧化碳一并脱除出来并收集至储气罐中，部分作为第一级流化床反应器的流态化气体，循环利用，有效地减少了系统的运行成本；在第一级流化床反应器中利用钾基吸收剂吸收烟气中的二氧化碳，用于脱除二氧化碳的钾基吸收剂反应后可以进行再生，以达到其循环使用；此外用干式钾基吸收剂脱除烟气中的二氧化碳效率高，可以实现二氧化碳的近零排放。
有益效果
本发明的脱除方法过程简单，极大地降低了系统运行成本，可实现二氧化碳的近零排放，环境效益显著。
附图说明
图1为本发明的具体实施例装置结构图
其中，第一级流化床反应器1，第一级气旋分离器2，第二级流化床反应器3，第二级气旋分离器4，二氧化碳储气罐5。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1所示，实现本发明一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2方法的装置由第一级流化床反应器(1)、第二级流化床反应器(3)、第一级气旋分离器(2)和第二级气旋分离器(4)和二氧化碳储气罐(5)组成。
(1)本发明方法在对烟气进行净化时，燃煤烟气经烟气第一级流化床反应器(1)的底部烟气进口进入第一级流化床反应器(1)；同时把收集在储气罐(5)中的部分二氧化碳气体作为第一级流化床反应器(1)的流态化气体，经第一级流化床反应器(1)底部流态化气体入口进入第一级流化床反应器(1)；
(2)在第一级流化床反应器(1)中的钾基吸收剂与烟气及载气进行充分地混合并发生反应，吸收燃煤烟气中的二氧化碳和作为第一级流化床反应器(1)流态化气体的二氧化碳；
(3)经处理后的烟气通过第一级流化床反应器(1)上端的净化气体出口进入第一级气旋分离器(2)，在第一级气旋分离器(2)中进行分离，净化后的烟气由第一级气旋分离器(2)上端的净化气体出口排出，其它分离物经第一级气旋分离器(2)的下端净化气体出口进入第二级流化床反应器(3)，在第一级流化床反应器(1)中生成的钾基再生剂在第二级流化床反应器(3)中进行钾基吸收剂的再生反应；
(4)在第二级流化床反应器(3)中生成的钾基吸收剂经第二级流化床反应器(3)的钾基吸收剂出口进入第一级流化床反应器(1)，再与第一级流化床反应器中的二氧化碳进行反应，脱除二氧化碳气体，以达到其循环使用；
(5)反应生成的二氧化碳、水蒸汽等物质由第二级流化床反应器(3)上端的净化气体出口进入第二级气旋分离器(4)并在其中进行分离，分离后的二氧化碳浓缩气由第二级气旋分离器(4)的净化气体出口排出至二氧化碳储气罐(5)储存，其它分离物经第二级气旋分离器(4)的下端分离物出口进入第二级流化床反应器(3)，二氧化碳储气罐(5)中收集的二氧化碳气体部分作为后来烟气净化时第一级流化床反应器(1)的流态化气体，循环使用，极大地节约了系统的运行成本。
本发明方法脱除过程中，可根据入口燃煤烟气检测的情况和第一级流化床反应器流态化气体的使用量控制钾基吸收剂的喷入量。
实践证明，本发明方法对于燃煤烟气的二氧化碳实现了近零排放，运行成本极大降低，环境效益显著。
Claims (5)
1.一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法，包括下列步骤：
(1)经脱除颗粒物、脱硫脱硝等处理后的燃煤烟气通过第一级流化床反应器1底部的烟气进口进入第一级流化床反应器1，同时把储存在储气罐5中的部分二氧化碳作为第一级流化床反应器1的流态化气体，经第一级流化床反应器1底部的流态化气体入口进入第一级流化床反应器1；
(2)在第一级流化床反应器1中，烟气中的二氧化碳和作为第一级流化床反应器1流态化气体的二氧化碳与钾基吸收剂进行充分的混合并发生反应，其主要反应方程式为：
K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3+heat；
(3)经过充分反应后的烟气混合物经第一级流化床反应器1上端排气口进入第一级气旋分离器2，在第一级气旋分离器2中分离成净化后的烟气和钾基再生剂，净化后的烟气经第一级气旋分离器2上部的净化气体出口排出，钾基再生剂经过第一级气旋分离器2的下端分离物出口进入第二级流化床反应器3，进行钾基吸收剂的再生反应，其主要反应方程式为；
2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O-heat；
(4)在第二级流化床反应器3中生成的钾基吸收剂通过第二级流化床反应器3的下端钾基吸收剂出口被送回第一级流化床反应器1，再与第一级流化床反应器1中的二氧化碳气体进行反应，以达到其循环使用；
(5)第二级流化床反应器3中生成的二氧化碳等混合物经连接管进入第二级气旋分离器4，在第二气旋分离器4中分离成二氧化碳和其它的物质，二氧化碳经第二气旋分离器4上端的连接管送入二氧化碳储气罐5中储存，一部分作为第一级流化床反应器1的流态化气体继续使用，其它分离物经第二级气旋分离器4的下端分离物出口进入第二级流化床反应器3。
2.根据权利要求1所述的一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法，其特征在于：储存在储气罐5中的部分二氧化碳作为第一级流化床反应器1的流态化气体，在对烟气进行净化时，用钾基吸收剂把燃煤烟气中的二氧化碳和作为流态化气体的二氧化碳脱除出来并收集至储气罐5中，循环使用。
3.按照权利要求1，所述的一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法，其特征在于：在第一级气旋分离器中采用钾基吸收剂脱除二氧化碳气体，所用的钾基吸收剂可以进行再生，循环使用。
4.根据权利要求1所述的一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的钾基吸收剂的喷入量可根据入口燃煤烟气检测的情况和流态化气体的使用量进行确定和控制。
5.一种基于CO2循环载气的脱除燃煤烟气中CO2的装置，其特征是：包括第一级流化床反应器(1)、第一级气旋分离器(2)、第二级流化床反应器(3)、第二级气旋分离器(4)、二氧化碳储气罐(5)，第一级流化床反应器(1)的流态化气体入口接二氧化碳储气罐(5)，排气口连通第一级气旋分离器(2)；第一级气旋分离器(2)上端为已净化气体出口，下端分离物出口连通第二级流化床反应器(3)；第二级流化床反应器(3)的钾基吸收剂出口连通第一级流化床反应器(1)，上端排气口连通第二级气旋分离器(4)；第二级气旋分离器(4)上端排气口连接二氧化碳储气罐(5)，下端分离物出口连接第二级流化床反应器(3)。
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